1.3. Вольт-амперная характеристика

При прямом включении p-n-перехода ток очень быстро возрастает с увеличением приложенного напряжения – экспоненциальная зависимость (рис.3., участок 1).

Рис.3. Вольт-амперная характеристика p-n-перехода

При подаче обратного напряжения ток сначала увеличивается с увеличением напряжения. Но уже при небольшом напряжении все неосновные носители, образующиеся на расстоянии меньшем их диффузионной длины (под диффузионной длиной понимаю среднее расстояние, проходимое носителем заряда за время жизни), будут втягиваться в переход, и дальнейшее увеличение обратного напряжения не вызовет роста обратного тока, наступает насыщение (рис.3., участок 2). При очень больших обратных напряжениях наступает «пробой» (участок 3).

На рис.3 масштабы по осям ив прямом направлении и обратном сильно отличаются.

Полупроводниковым диодом называется полупроводниковый прибор с двумя выводами, принцип действия которого основан на использовании свойств электронно-дырочного перехода или поверхностного потенциального барьера полупроводника.

Вольт-амперные характеристики плоскостных диодов мало отличаются от характеристик p-n-переходов. Расхождение между ними может быть связано с токами утечки между выводами диода и поверхности кристалла, а также с падением напряжения в объёме полупроводника (включённом последовательно с переходом).

1.4. Применение полупроводниковых диодов

В полупроводниковых диодах используются различные свойства p-n-перехода в зависимости от назначения диодов.

Принцип действия выпрямительных диодов основан на использовании униполярной (односторонней) проводимости p-n-перехода. Выпрямительные диоды предназначены для преобразования переменного тока в пульсирующий ток одной полярности. В преобразовательных диодах используется другое свойствоp-n-перехода – нелинейность вольт-амперной характеристики. Диоды этой группы могут выполнять роль модуляторов, детекторов, а также смесителей и умножителей частоты.

Для стабилизации постоянного напряжения используется участок вольт-амперной характеристики. Диоды, предназначенные для стабилизации напряжения, называются стабилитронами. В приборах, называемых варикапами, используется барьерная ёмкость p-n-перехода. Управление ёмкостью варикапа осуществляется путём изменения напряжения.

2. Описание лабораторной установки

Схема установки приведена на рис.4.

В качестве источника питания использован выпрямительный блок ВБ,. Напряжение регулируется перемещением движка потенциометра R. Прямая ветвь вольт-амперной характеристики снимается с помощью миллиамперметра A₁и милливольтметраV₁наp-n-переходе диодаVD₁. Для снятия обратной ветви используется микроамперметрA₂, вольтметрV₂и диодVD₂. ДиодыVD₁иVD₂имеют идентичные параметры (два прибора использованы для упрощения схемы).

П

Рис.4. Электрическая схема установки

Для того, чтобы исследовать влияние температуры на свойства диода, необходимо осуществить подогрев одного из диодов (в данном случае, диода VD₂). В качестве нагревателя Н использован резистор ПЭВ-75. ДиодVD₂и измерительная часть термометра размещены внутри нагревателя, который включается в сеть 220 В.

Переключатель П предназначен для подключения источника питания либо к схеме для снятия прямых характеристик (положение «Пр.»), лиюо к схеме для снятия обратных характеристик (положение «Обр.»).